Elektryczna rewolucja w autobusach miejskich

fot. Solaris

W roku 2006 twórca Solarisa Krzysztof Olszewski powiedział: „Diesel umarł, niech żyje elektryczność”. Dziś, dziesięć lat później, elektrobusy są w seryjnej produkcji, a elektryczna rewolucja w autobusach miejskich zaczyna nabierać tempa.

Pojazdy elektryczne są ciche, ekonomiczne, bezemisyjne, trwałe i niezawodne. Mają praktycznie same zalety. Dlaczego więc elektryczność wciąż nie jest podstawowym źródłem energii w motoryzacji? Dzieje się tak ze względu na jedyną, lecz bardzo istotną barierę dla ich rozwoju. Jest to oczywiście problem z magazynowaniem energii elektrycznej. Stosowane współcześnie baterie i akumulatory są drogie, ciężkie, szkodliwe dla środowiska, nie są w stanie zmagazynować wystarczającej ilości energii, a w dodatku są wrażliwe na warunki panujące w otoczeniu (przede wszystkim niskie temperatury). Komunikacja miejska ze względu na swoją specyfikę – krótkie, ściśle określone trasy przejazdu, krótkie postoje (pętle i przystanki), dostępność miejskiej infrastruktury technicznej – wydaje się idealnym polem do działań nad rozwojem napędu elektrycznego opartego na krótkich cyklach pracy i ładowania, pozwalającego na znaczne obniżenie masy akumulatorów, a co za tym idzie także ich kosztów i wpływu na środowisko.

Volvo postawiło wszystko na jedną, elektryczną kartę. W ofercie szwedzkiego producenta działającego we Wrocławiu już nie ma autobusów z silnikami Diesla, a docelowo będą głównie elektryczne (fot. © Solaris)
Volvo postawiło wszystko na jedną, elektryczną kartę. W ofercie szwedzkiego producenta działającego we Wrocławiu już nie ma autobusów z silnikami Diesla, a docelowo będą głównie elektryczne (fot. Solaris)

Najważniejsze jest źródło prądu

Najprostszym rozwiązaniem na „pozbycie się” akumulatorów z autobusu elektrycznego jest trolejbus. Historia trolejbusów sięga XIX w. Były one bardzo powszechnie stosowane w pierwszej połowie XX w. Później, ze względu na niskie ceny ropy, wzrost niezawodności silników Diesla i próbę ograniczenia kosztów utrzymania infrastruktury w wielu miastach zlikwidowano sieci trolejbusowe, podobnie jak wiele sieci tramwajowych. W komunikacji miejskiej niepodzielnie zapanowały autobusy z silnikami wysokoprężnymi. Idea autobusu z silnikiem elektrycznym jest więc równie stara, jeśli nawet nie starsza, jak jego spalinowego odpowiednika. Dziś sieci trolejbusowe są powszechne w krajach byłego ZSRR, a w Europie Zachodniej odbudowuje się je ze względu na ekologię. Z ko- lei autonomiczne, niewymagające sieci trakcyjnej autobusy elektryczne stanowią rozwinięcie koncepcji trolejbusu eli- minującej jego najważniejszą wadę – przywiązanie do infrastruktury. Co ciekawe, współczesne trolejbusy mają również możliwość poruszania się w ograniczonym zakresie poza siecią trakcyjną  (za pomocą akumulatorów lub spalinowego generatora prądu). Takie rozwiązanie jest bardzo praktyczne na wypadek utrudnień w ruchu albo w celu wydłużenia linii trolejbusowej do obszarów poza siecią bez konieczności ponoszenia dodatkowych nakładów inwestycyjnych.

Klasyczny autobus elektryczny zasilany jest z akumulatorów umieszczonych w pojeździe. Uzyskanie zasięgu rzędu 300 km na jednym ładowaniu (tyle wynosi przeciętny dystans pokonywany dziennie przez autobus miejski) wymaga zastosowania ciężkich baterii, co ogranicza pasażerską pojemność autobusu. W komunikacji miejskiej rozwiązaniem tego problemu okazało się wykorzysta- nie technologii plug-in, czyli systemu szybkiego doładowywania akumulatorów podczas postoju na pętlach lub przystankach.  Wprowadzenie  technologii plug-in jest stosunkowo kosztowne ze względu na konieczność budowy dodatkowej infrastruktury (budowa stacji ładowania i rozbudowa sieci energetycznej) i wyposażenia autobusu w dodatkowy element umożliwiający szybkie ładowanie (np. pantograf). W zamian otrzymujemy znacznie wydłużony zasięg.

Elektrobusy ma w swojej ofercie spółka Ursus Bus, wspólne przedsięwzięcie AMZ i Ursusa (fot. © Ursus)
Elektrobusy ma w swojej ofercie spółka Ursus Bus, wspólne przedsięwzięcie AMZ i Ursusa (fot. Ursus)

Autobusy z technologią plug-in mogą bez problemów obsługiwać linie, na których dobowy przebieg przekracza 300 km. Eliminuje się również problem zasilania dodatkowych systemów wyposażenia: klimatyzacji, ogrzewania, wspomagania kierownicy, systemu informacji pasażerskiej czy sterowania elektrycznymi drzwiami. System plug-in doczekał się kilku wersji, najpopularniejsze jest szybkie ładowanie za pośrednictwem gniazdka lub pantografu unoszonego do stacji ładującej znajdującej się na pętli. Stosowane w Europie systemy zapewniają ładowanie w czasie 10–20 min, czyli podczas rozkładowej przerwy, i pozwalają wydłużyć zasięg autobusu od kilkunastu do ponad dwudziestu kilometrów, do następnej pętli. Zasadnicze ładowanie akumulatorów odbywa się nocą w zajezdni, gdy prąd jest najtańszy, a elektrownie dysponują nadmiarem mocy. Kwestia gospodarki energią elektryczną ma tu kluczowe znaczenie. Obecnie floty pojazdów elektrycznych w naszych miastach są niewielkie, jednak przy kilkuset autobusach elektrycznych ładowanych jednocześnie niezbędne jest uwzględnienie tego w zarządzaniu siecią energetyczną. Choć dziś jeszcze wiele osób powie, że to wizja odległej przyszłości, wydaje się, że wkrótce będziemy mieli szansę na generatory energii elektrycznej (wykorzystujące np. ogniwa wodorowe lub minireakcje termojądrowe) o wymiarach i masie pozwalających na umieszczenie ich w autobusie miejskim. Wówczas nadejdzie era bezemisyjnych autobusów hybrydowych (wodorowo- lub jądrowo-elektrycznych).